InGaAsSb/GaAlAs纳米线异质结量子点外延生长及其单光子发射机理

本项目拟开展InGaAs(Sb)/GaAlAs纳米线异质结量子点的分子束外延生长。在金属纳米颗粒催化和图形衬底上，用分子束外延生长可定位控制InGaAs(Sb)纳米线，通过在纳米线中外延GaALAs/InGaAs异质结形成异质结量子点，研究纳米线异质结量子点结构参数如直径、厚度、缺陷、材料组分等的外延控制技术机理。研究基于结构的二能级激子态非经典光辐射效应。采用微区光谱、二阶关联度光谱分析分析研究结构参数如纳米线直径和组分、异质结厚度、掺杂浓度等对单光子发射统计、激子态迟豫等量子物理效应的影响，针对提高单光子发射效率、波长控制、降低背景噪声等研究目标，研究这种纳米线异质结量子点结构的优化方案，为其在单光子发射等量子信息器件中的应用奠定物理基础。

深入研究了InGaAs(Sb)/GaAlAs纳米线异质结量子点的分子束外延生长及其单光子发光物理特性。在高指数面腐蚀孔洞的Si基和GaAs基衬底上，用金属纳米颗粒自催化的分子束外延技术，生长了GaAs纳米线与InAs量子点和GaAs量子点的纳米线量子点结构，形成的异质结量子点分别为分叉和侧壁两种基本。研究了纳米线异质结量子点结构的参数如直径、厚度、缺陷、材料组分的外延控制机理。首次发现的分叉纳米线量子点结构和六棱形纳米线异质结量子点。研究了基于该结构的非经典光辐射效应，采用微区二阶关联光谱分析了单光子量子发光现象，验证了纳米线谐振腔效应对提高单光子发射速率、发射纯度的增强作用和机理，系统性研究纳米线侧壁异质结量子点结构的形成机制，发现了量子环等新奇结构的生长现象，提出了可控制备的优化方案，为新型量子信息器件的研制提供了重要材料结构。基于单光子发射源合作开展并在单光子的量子态存储、单光子相干操纵、长波段高速率单光子器件方面获得重要突破，为量子信息物理和量子技术应用奠定重要物理基础和器件解决方案。